JPH0718494B2 - 冷凍サイクル用四方弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は冷凍サイクル、特にヒートポンプ型の空調機の
冷房・暖房の切換に用いる冷凍サイクル用四方弁に関す
るものである。

従来の技術 近年、冷凍サイクル用四方弁は、空調機のヒートポンプ
化が進むにつれ、その需要は急増しており、低コスト
化，信頼性向上，小型化等の要求が強くなっている。

以下図面を参照しながら、上述した従来の冷凍サイクル
用四方弁の一例について説明する。

第４図は従来の冷凍サイクル用四方弁の断面図を示すも
のである。１は圧縮機、２はアキュムレータであり、四
方弁３を介して室内コイル４と膨張器５と室外コイル６
の環状回路と接続され、周知のヒートポンプ式冷媒回路
を構成している。四方弁３は、弁本体７とバイロットバ
ルブ８とで構成されており、弁本体７は２個のピストン
9,10により３つの空間11,12,13に分けられ、２個ピスト
ン9,10は連結棒14で結ばれ同時に第４図上で左右に移動
する。連結棒14上にはスライドバルブ15が取り付けられ
ており、ピストン9,10が動けば前記スライドバルブ15が
共に動く。ピストン9,10で挟まれた領域には４本の導管
16,17,18,19が接続され、圧縮機１の吐出管16は常に空
間12に連通し、圧縮機１の吸入管17はスライドバルブ15
とバルブシート20にて形成される空間21に常に連通して
いる。また導管18,19はそれぞれ室内コイル４及び室外
コイル６に接続されており、スライドバルブ15の位置に
より空間12と連通したり空間21と連通したりする。ピス
トン9,10には圧力バランス孔22,23を設けている。次に
パイロットバルブ８の構造について説明する。パイロッ
トバルブ８内には２つの空間24,25が設けられ、ソレノ
イドコイル26により作動するニードルバルブ27,28にて
交互に閉塞される連通孔29を有している。第４図のニー
ドルバルブ27,28はソレノイドコイル26が通電された暖
房運転状態を示している。30は前記連通孔29と吸入管17
とを連通する抽気管、31は空間11と空間24を連通する抽
気管、32は空間13と空間25を連結する抽気管である。次
に以上の構成にてなる四方弁３の動作について説明す
る。

第４図は暖房運転状態を示しており、各空間11,12,13,2
4,25の圧力は次の様になっている。圧縮機１の吐出ガス
により空間12は高圧となり、ピストン9,10に設けられた
圧力バランス孔22,23を通じて空間11及び空間13を高圧
圧力に保とうとする。ところがパイロットバルブ８内の
ニードルバルブ27が連通孔29を閉じているため空間13は
抽気管32、空間25、連通孔29及び抽気管30を介して吸入
管17と連通し低圧圧力となっている。従って空間11と空
間13の間にはピストン9,10を介して圧力差を生じ、ピス
トン9,10及びスライドバルブ15が第４図の右方向に押し
つけられ所定の暖房運転状態を維持する。次に、暖房運
転が停止されるか、除霜運転が開始されるか、又は冷房
運転開始時における四方弁３の動作を説明する。上記３
つの運転状態においてはソレノイドコイル３は通電が停
止されている。そのためニードルバルブ27,28は第４図
左方向に移動するため、ニードルバルブ28が連通孔29を
閉じ、抽気管30は空間24と連通するようになる。従って
暖房時に高圧圧力となっていた空間11は抽気管31,空間2
4,抽気管30を介して吸入管17と連通し急激に低圧圧力と
なる。そのためピストン９をへだてて空間12と空間11の
間に圧力差が生じ、この圧力差によってピストン9,10及
びスライドバルブ15が第４図の左方向に押しつけられ
る。従って吐出管16は導管19と連通し、導管18は空間21
を介して吸入管17と連通する。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の構成では、スライドバルブ15の駆動
は冷媒ガスの高低圧力差を用いて行うパイロット方式と
なっているために非常に多くの部品が必要となり、構造
が複雑で、組立工数も多くなる問題点を有していた。更
に構造中に、抽気管30,31,32や圧力バランス孔22,23,パ
イロットバルブ８の連通孔28,29等の微小開口部分が多
いため、冷媒回路中の異物等により閉塞され、切換作動
不能となる恐れがある等、信頼性の面でも不安定である
という問題点を有していた。

一方、昨今のエアコン動向として四方弁切換時の高圧冷
媒と低圧冷媒の衝突による衝撃音をなくす目的で除霜前
後や冷房暖房切換時に圧縮機の運転を停止して高低圧力
差をなくした後に四方弁を切換える制御方式が主流化し
つつあることから切換時の高底圧力差が低減されスライ
ドバルブ15の切換力が従来に比べて大幅に低減される傾
向にあり、パイロット方式を採用しなくても、切換が可
能な方向に向かいつつある。

本発明は上記問題点と昨今のエアコンの動向による四方
弁の使われる環境変化に鑑み、パイロットバルブレス化
を図り、構造を簡素化し、組立作業性を向上させ、低コ
スト化を行うとともに切換作動の信頼性を向上させた冷
凍サイクル用四方弁を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点解決するために、本発明の冷凍サイクル用四
方弁は、弁本体を形成し導入口を有するシリンダと、前
記シリンダの内壁に固定し導出口とこの導出口の両側に
第一、第二の通口を前記シリンダの軸方向に並設したバ
ルブシートと、前記導出口と第一あるいは第二の通口を
択一的に連通させる流路となる凹部を有するキャップ形
スライドバルブと、前記シリンダの一端に設けた蓋の中
央に固定的に取付けられ前記スライドバルブを往復動さ
せるソレノイドと、前記蓋と前記スライドバルブの間に
介在させた前記ソレノイドの復帰用スプリングを備えた
冷凍サイクル用四方弁において、前記キャップ形スライ
ドバルブ内外をシールする高摺動性材料より成るスライ
ドシートリングを固定し、前記スライドバルブの外側面
と前記シリンダの内壁の間に前記バルブシート側へ附勢
して常に前記スライドシートリングをバルブシート面に
接触させるバネを介在した構成としたものである。

作用 本発明は上記した構成によってシステムの高低圧力差が
スライドバルブの内外に加わってもバルブシート面との
シール位置を四方弁としての所要流路断面積を確保でき
る最も内寄りとしているのでスライドバルブのシステム
差圧力の受圧面積が最小となり、テフロンシートリング
のシール面に加わる荷重を小さくできると共に、スライ
ドシートリングに摩擦係数の低いフッ素樹脂等の高摺動
性材料を用いているため、スライドバルブをシリンダ軸
方向に移動するために要する切換力が大幅に低減できる
とともに、ソレノイドの復帰用スプリングをプランジャ
と固定鉄心の間に設けていないため復帰用スプリングを
収納する穴部が不要でありプランジャの吸引断面積を大
きくとることができ、より大きな吸引力が得られる。そ
してスライドバルブの外側面とシリンダの内壁の間に介
在したバネによってスライドシートリングはバネバルブ
シート面に常に接触することになる。

実施例 以下本発明の一実施例の冷凍サイクル用四方弁について
図面を参照しながら説明する。第１図及び第２図は本発
明の一実施例における冷凍サイクル用四方弁の非通電時
の断面図を示すものである。33は弁本体を形成するシリ
ンダで側面に圧縮機の吐出側に接続される吐出管34の導
入口34aが開口されている。35は前記シリンダ33の一端
に嵌合溶接された蓋である。36は前記シリンダ33の内壁
に固定され反固定側にシート面36aを有するバルブシー
トであり、前記シリンダ33の軸方向に３個の開口部36b,
36c,36dを並設している。前記バルブシート36の中央の
開口部36bは、圧縮機の吸入側に接続される吸入管37が
接続される導出口である。又前記導出口36bの両側の開
口部36c,36dは、各々凝縮器又は蒸発器として可逆的に
機能する室外コイル，室内コイルに接続される第一，第
二の導管38,39が接続される第一，第二の通口である。4
0は前記バルブシート36のシート面36aに当接してシール
する摩擦係数の低い例えばフッ素樹脂等の高摺動性材料
より成るスライドシートリング41をその開口端40aの最
も内寄りに前記バルブシート36との当接シート面41aが
位置する様固定するとともに内側に流路を形成する凹部
40bを有するキャップ型スライドバルブである。42は前
記スライドバルブ40の外側面40cと前記シリンダ33の内
壁の間に介在した板バネであり、前記スライドバルブ40
を前記バルブシート36側へ附勢して常に前記スライドシ
ートリング41の当接シート面41aとバルブシート面36aと
の接触圧力を与えている。43は前記シリンダ33の他端を
閉塞する蓋である。44は前記蓋43の中央に固定的に取り
付けた操作用ソレノイドであり、固定鉄心45、電磁コイ
ル46、そして前記スライドバルブ40をその反吸着側のリ
ング部47aに嵌合して連結したプランジャ47より構成さ
れており、電磁コイル46への通電によりプランジャ47が
固定鉄心45に吸引され前記スライドバルブ40が前記スラ
イド33内を図の右方向に摺動する。48は前記蓋43と前記
スライドバルブ40の間に介在させた復帰用スプリングで
あり、前記電磁コイル46への通電停止時に前記プランジ
ャ47及びスライドバルブ40を図の左方向へ摺動する。そ
して前記スライドバルブ40の開口端に固定されたスライ
ドシートリング41の位置は、第１図，第２図図示の前記
スライドバルブ40第一の位置（電磁コイル46無通電）に
おいて前記導出口36bと第一の通口36cを前記スライドバ
ルブ40の内側凹部40bを流路として連通させ、電磁コイ
ル46への通電によりプランジャ47及びスライドバルブ40
を吸引した第二の位置（第３図）において前記導出口36
bと第二の通口36dを連通させる如く設計されている。

以上の様に構成された冷凍サイクル用四方弁について以
下第１図から第３図を用いてその動作を説明する。第１
図，第２図は電磁コイル46に非通電時の態様を示したも
のでプランジャ47は復帰用スプリング48の作用により図
の左方に附勢されて、そのリング部47aの先端が蓋35に
当接して止まる。この結果、スライドシートリング41を
シール面にしてスライドバルブ40の内側凹部40bを流路
として導出口36bと第一の通口36cが連通されると共に、
導入口34aと第二の通口36dもシリンダ33の内部を通して
連通される。従って冷媒ガスは、圧縮機→吐出管34→第
一の導管38→室外コイル→膨張弁→室内コイル→第二の
導管39→吸入管37→圧縮機の冷房サイクル回路あるいは
除霜サイクル回路となる。

次に電磁コイル46を通電状態にすると（第３図）、プラ
ンジャ47は固定鉄心45に吸着され当接して止まる。この
結果、スライドバルブ40の内側凹部40bより形成される
流路にて導出口36bと第二の通口36dが連通されると共
に、導入口34aと第一の通口36cもシリンダ33の内部を通
して連通される。従って冷媒ガスは、圧縮機→吐出管34
→第二の導管39→室内コイル→膨張弁→室外コイル→第
一の導管38→吸入管37→圧縮機の暖房サイクル回路とな
る。

以上の様に本実施例によれば導出口36bとの導出口36bの
両側に第一，第二の通口36c,36dを並設したバルブシー
ト36を弁本体を形成するシリンダ33内に設け、前記バル
ブシート36に当接シールする高摺動性材料より成るスラ
イドシートリング41をその開口端40aの最も寄りに固定
した内側に凹部40bを有するキャップ型スライドバルブ4
0を前記シリンダ33の一端に設けた蓋43の中央に固定的
に取り付けたソレノイド44によりシリンダ33の軸方向に
移動することにより、導出口36と連通される通口36c,36
dを選択し、冷媒回路を切換える様構成し前記ソレノイ
ド44の復帰用スプリング48を前記蓋43と前記スライドバ
ルブ40の間に介在させたことにより、システムの高低圧
力差がスライドバルブ40の内外に加わってもバルブシー
ト面36aとのシール位置を四方弁としての所要流路断面
積を確保できる最も内寄りとしているのでスライドバル
ブ40のシステム差圧力の受圧面積が最小となり、テフロ
ンシートリング41のシール面41aに加わる荷重を小さく
できると共に、スライドシートリング41に摩擦係数の低
いフッ素樹脂等の高摺動性材料を用いているため、スラ
イドバルブ40をシリンダ33軸方向に移動するために要す
る切換力が大幅に低減できるとともに、ソレノイド44の
復帰用スプリング48をプランジャ47と固定鉄心45の間に
設けていないため、復帰用スプリング48を収納する穴部
が不要となり、プランジャ47の吸引断面積を大きくとる
ことができ、より大きな吸引力が得られることから、従
来の如くパイロットバルブを用いなくても直接ソレノイ
ド44にて弁切換を行うことが可能となり、大幅な低コス
ト化，コンパクト化、作動信頼性向上が図れるものであ
る。

発明の効果 以上に説明した様に、本発明の冷凍サイクル用四方弁
は、スライドバルブのシステム圧力差を受ける受圧面積
が最小となり、シートリングのシート面に加わる。荷重
を小さくできると共に、スライドシートリングに摩擦係
数の低い高摺動性材料を用いているため、スライドバル
ブをシリンダ軸方向に移動するために要する切換力が大
幅に低減できる。更にソレノイドの復帰用スプリングを
プランジャと固定鉄心の間に設けていないため、復帰用
スプリングを収納する穴部が不要となり、プランジャの
吸引断面積を大きくとることができ、より大きな吸引力
が得られることから、従来の如くパイロットバルブを用
いなくても直接ソレノイドにて弁切換を行うことが可能
となり、大幅な低コスト化，コンパクト化，作動信頼性
向上が図れるものである。そしてバネによってスライド
シートリングはバルブシート面に常に接触する様に附勢
されて、スライドシートリングとバルブシート面は気密
を保てるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における冷凍サイクル用四方
弁を示す断面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ線方向の断面
図、第３図は第１図の暖房状態を示す断面図、第４図は
従来の冷凍サイクル用四方弁の断面図である。 33……シリンダ、34a……導入口、36……バルブシー
ト、36b……導出口、36c,36d……第一、第二の通口、40
……スライドバルブ、41……スライドシートリング、44
……ソレノイド、48……復帰用スプリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁本体を形成し導入口を有するシリンダ
   と、前記シリンダの内壁に固定し導出口とこの導出口の
   両側に第一、第二の通口を前記シリンダの軸方向に並設
   したバルブシートと、前記導出口と第一あるいは第二の
   通口を択一的に連通させる流路となる凹部を有するキャ
   ップ形スライドバルブと、前記シリンダの一端に設けた
   蓋の中央に固定的に取付けられ前記スライドバルブを往
   復動させるソレノイドと、前記蓋と前記スライドバルブ
   の間に介在させた前記ソレノイドの復帰用スプリングを
   備えた冷凍サイクル用四方弁において、前記キャップ形
   スライドバルブの開口端縁部の最も内寄りの位置には前
   記バルブシートに当接してスライドバルブ内外をシール
   する高摺動性材料より成るスライドシートリングを固定
   し、前記スライドバルブの外側面と前記シリンダの内壁
   の間に前記バルブシート側へ附勢して常に前記スライド
   シートリングをバルブシート面に接触させるバネを介在
   したことを特徴とする冷凍サイクル用四方弁。